飞机机体噪声降噪方法研究进展

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1、万方数据飞机机体噪声降噪方法研究进展文章编号：1006—1355(2008)02—0069—04张浩驰，宋文萍(西北工业大学航空学院翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室，陕西西安710072)摘要：飞机机体噪声是飞机设计和环境保护面临的重大问题之一，因其问题复杂，涉及的学科多，一直吸引众多研究者的注意。对常规飞机机体噪声的研究进行概述，首先分析飞机机体噪声的本质和来源，其次阐述机体噪声的降噪方法，最后展望飞机机体噪声未来研究。关键词：振动与波；声学；机体噪声；降噪方法；综述中图分类号：V214．3+3文献标识码：AResearcho

2、nAirframeNoiseAnalysisandReductionMethodsZHANGHao一以i。SONGWen-ping(NationalKeyLaboratoryofAerodynamicDesignandResearch，NorthwesternPolytechnicalUniversity-Xi’all710072，China)Abstract：Airframenoise(AFN)isoneofthemostimportantproblemsinaircraftdesignandenvi-ronmentprotect

3、ion．TheproblemiS80complexandinvolvesmanydomainsthatlotsofresearchersarein-terestedin．Thispapergivesabriefoverviewoftheairframenoiseincludingmechanismofairframenoiseandthemainsources，theairframenoisereductionmethodology．Finally，predictionoftheresearchonairfrmenoiseispre

4、sented．Keywords：vibrationandwave；acoustics；airframenoise；reductionmethods；research目前国内外商用飞机正处在高速发展时期，由于飞机噪声中原先起主要作用的推进系统噪声已经降低到了与机体噪声同等量级的水平，飞机的机体噪声特别是进场时的机体噪声问题就显得越来越突出了。因此，上世纪90年代以后，国际航空界纷纷开展飞机机体噪声的研究工作，其中包括美国NASA、法国ONERA和德国DLR等研究中心、许多著名的大学研究机构以及各大航空工业公司(如波音公司、空中客车公司

5、等)u。7]。然而，飞机机体噪声远比一般噪声复杂，降低机体噪声是一个多学科交叉的课题，涉及到空气动力学、飞行力学、动力学、声学、材料学、控制技术等多门学科，是一个系统工程，需要多方努力【2]。可以预见，机体噪声将成为未来飞机设计和发展过程中的重要障碍。如何认识、预估和减少飞机机体噪声对于飞机设计十分重要，它的研究水平显示了一个国家的科技水准。本文通过对机体噪声的起源、降噪方法进行综述，希望为我国大飞机研制的噪声问题提供一定的参考。1飞机机体噪声分析1．1飞机机体噪声的分类飞机噪声是飞机飞行时存在的各种声源的声辐射总和。主要分为两类，

6、即推进系统噪声和机体噪收稿日期：20074)6·22作者简介：张浩驰(1984一)，男，甘肃庆阳人．博士生导师，研究方向：气动声学，计算流体力学方面的研究。声‘81。如图1所示，机体噪声包括增升装置(前缘缝翼和后缘襟翼)噪声、起落架(前起落架和主起落架)噪声、后缘(干净机翼和尾翼的后缘)噪声。图1机体噪声源峥11．2飞机机体噪声的本质机体噪声是由于气流流过飞机表面引起的气流压力扰动产生的，其本质是空气动力噪声，它起因于气体内部的脉动质量源(单极子噪声源)、作用力的空间梯度(偶极子噪声源)以及应力张量的变化(四极子噪声源)。气体具有弹

7、性和惯性，前者引起气体反抗压缩，后者表现出“动者恒动”的属性，由于这两个原因，压力脉动在某处发生后会传给周围空气介质，并以声波形式向外传播出去。1．3飞机机体噪声的来源当飞机以高速通过空气时，气体的粘性在飞机机体表面引起湍流边界层，在湍流边界层内湍流不断地形成、衰变，沿着流动方向摆动，从而沿着飞机产生一个起伏的压力场，起伏压力场在远场产生宽频带的噪声。因为空气流过飞机机体时涉及的物体万方数据2008年4月噪声与振动控制第2期尺寸可以从几厘米(如座舱窗口边缘)到数米长(如机翼弦长和机身长度)，因而空气流过机体所诱导的湍流尺度变化也相当

8、显著。宽频带的湍流扰动在远场表现为宽频带的噪声信号，噪声强度则依赖于飞机的基本结构尺寸和气流的流动速度阳】。常规飞机在正常飞行状态(飞机起落架、增升装置回收)时的机体噪声主要由机翼和尾翼的后缘产生，其主要形成的机理是由于湍流边界层流过